README

   1 subdirmk - assistance for non-recursive use of make
   2 ===================================================
   3
   4 Introduction
   5 ------------
   6
   7 Peter Miller's 1997 essay _Recursive Make Considered Harmful_
   8 persuasively argues that it is better to arrange to have a single
   9 make invocation with the project's complete dependency tree, rather
  10 than the currently conventional `$(MAKE) -C subdirectory' approach.
  11
  12 However, actually writing a project's build system in a non-recursive
  13 style is not very ergonomic.  The main difficulties are:
  14   - constantly having to write out long file and directory names
  15   - the lack of a per-directory make variable namespace means
  16     long make variables (or namespace clashes)
  17   - it is difficult to arrange that one can cd to a subdirectory
  18     and say `make all' and have something reasonable happen
  19     (to wit, build an appropriate subset)
  20
  21 `subdirmk' is an attempt to solve these problems (and it also slightly
  22 alleviates some of the boilerplate needed to support out-of-tree
  23 builds well).
  24
  25 Basic approach
  26 --------------
  27
  28 The developer is expected to write a makefile fragment, in each
  29 relevant subdirectory, called `Subdir.sd.mk'.
  30
  31 These fragments may contain ordinary make language.  Unqualified
  32 filenames are relative to the build toplevel, and all commands all run
  33 there.
  34
  35 However, the sigil & is treated specially.  By and large, it refers to
  36 `the build directory corresponding to this .sd.mk file', etc.
  37 There are a variety of convenient constructions.
  38
  39 The result is that to a large extent, the Subdir.sd.mk has an easy way
  40 to namespace its "local" make variables, and an easy way to refer to
  41 its "local" filenames (and filenames in general).
  42
  43 The Subdir.sd.mk's are filtered, fed through autoconf in the usual way
  44 (for @..@-substitutions) and included by one autogenerated toplevel
  45 makefile.
  46
  47 So all of the input is combined and passed to one make invocation.
  48 (A corollary is that there is no enforcement of the namespacing:
  49 discipline is required to prefix relevant variable names with &, etc.)
  50
  51 Each subdirectory is also provided with an autogenerated `Makefile'
  52 which exists purely to capture ordinary make invocations and arrange
  53 for something suitable to happen.
  54
  55 Where there are dependencies between subdirectories, each Subdir.sd.mk
  56 can simply refer to files in other subdirectories directly.
  57
  58 Invocation, "recursive" per-directory targets
  59 ---------------------------------------------
  60
  61 Arrangements are made so that when you run `make foo' in a
  62 subdirectory, it is like running the whole toplevel makefile, from the
  63 toplevel, as `make subdir/foo'.  If `subdir/foo' is a file that might
  64 be built, that builds it.
  65
  66 But `foo' can also be a conventional target like `all'.
  67
  68 Each subdirectory has its own `all' target.  For example a
  69 subdirectory `src' has a target `src/all'.  The rules for these are
  70 automatically generated from the settings of the per-directory
  71 &TARGETS variables.  &TARGETS is magic in this way.  (In
  72 src/Subdir.sd.mk, &TARGETS of course refers to a make variable called
  73 src_TARGETS.)
  74
  75 The `all' target in a parent directory is taken to imply the `all'
  76 targets in all of its subdirectories, recursively.  And in the
  77 autogenerated stub Makefiles, `all' is the default target.  So if you
  78 just type `make' in the toplevel, you are asking for `&all'
  79 (<subdir>/all) for every directory in the project.
  80
  81 In a parallel build, the rules for all these various subdirectory
  82 targets may be in run in parallel: there is only one `make' invocation
  83 at a time.  There is no sequencing between subdirectories, only been
  84 individual targets (as specified according to their dependencies).
  85
  86 You can define other per-directory recursive targets too: simply
  87 mention (usually, by setting) the variable &TARGETS_zonk, or whatever.
  88 This will create a src/zonk target (for appropriate value of src/).
  89 Unlike `all', these other targets only exist in areas of the project
  90 where at least something mentions them.  So for example, if
  91 &TARGETS_zonk is mentioned in src but not lib, `make zonk' in
  92 lib will fail.  If you want to make a target exist everywhere,
  93 mention its name in Perdir.sd.mk (see below).
  94
  95 Perdir.sd.mk, inclusion
  96 -----------------------
  97
  98 The file Perdir.sd.mk in the toplevel of the source is automatically
  99 processed after each individual directory's Subdir.sd.mk, and the
 100 &-substituted contents therefore appear once for each subdirectory.
 101
 102 This lets you do per-directory boilerplate.  Some useful boilerplate
 103 is already provided in subdirmk, for you to reference like this:
 104   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 105   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 106 For example you could put that in Perdir.sd.mk.
 107
 108 The top-level Subdir.sd.mk is the first makefile included after the
 109 autogenerated `main.mk' which merely has some basic settings and
 110 includes.  So if you want to get in early and set global variables,
 111 put them near the top of Subdir.sd.mk.
 112
 113 subdirmk's filter script itself sets (only) these variables:
 114   top_srcdir
 115   abs_top_srcdir
 116   SUBDIRMK_MAKEFILES
 117   MAKEFILE_TEMPLATES
 118 You are likely to want to define $(PWD), and shorter names for
 119 top_srdir and abs_top_srcdir (we suggest $(src) and $(abs_src)).
 120
 121 Global definitions
 122 ------------------
 123
 124 If want to set global variables, such as CC, that should only be done
 125 once.  You can put them in your top-level Subdir.sd.mk, or a separate
 126 file you `include' and declare using SUBDIRMK_MAKEFILES.
 127
 128 If you need different settings of variables like CC for different
 129 subdirectories, you should probably do that with target-specific
 130 variable settings.  See the info node `(make) Target-specific'.
 131
 132 Subdirectory templates `.sd.mk' vs plain autoconf templates `.mk.in'
 133 --------------------------------------------------------------------
 134
 135 There are two kinds of template files.
 136
 137  Filename                 .sd.mk                  .mk.in
 138
 139  Processed by             &-substitution,         autoconf only
 140                           then autoconf
 141
 142  Instantiated             Usu. once per subdir    Once only
 143
 144  Need to be mentioned     No, but Subdir.sd.mk    All not in subdirmk/
 145  in configure.ac?         via SUBDIRMK_SUBDIRS    via SUBDIRMK_MAKEFILES
 146
 147  How to include           `&:include foo.sd.mk'   `include foo.mk'
 148                           in all relevant .sd.mk  in only one
 149                           (but not needed for     Subdir.sd.mk
 150                            Subdir and Perdir)
 151
 152 If you `include subdirmk/regen.mk', dependency management and
 153 automatic regeneration for all of this template substitution, and for
 154 config.status etc. is done for you.
 155
 156 Tables of file reference syntaxes
 157 ---------------------------------
 158
 159 In a nonrecursive makefile supporting out of tree builds there are
 160 three separate important distinctions between different file
 161 locations:
 162
 163  (i) In the build tree, or in the source tree ?
 164
 165  (ii) In (or relative to) the subdirectory to which this Subdir.sd.mk
 166      relates, or relative to the project's top level ?
 167
 168  (iii) Absolute or relative pathname ?  Usually relative pathnames
 169      suffice.  Where an absolute pathname is needed, it can be built
 170      out of &/ and an appropriate make variable such as $(PWD).
 171
 172 Path construction &-expansions are built from the following:
 173
 174                       Relative paths in...
 175                       build     source
 176
 177   This directory      &         &^
 178   Top level           .         &~
 179
 180 In more detail, with all the various options laid out:
 181
 182       Recommended     Relative paths in...   Absolute paths in...
 183              for      build     source       build         source
 184
 185   This       lc       &file     &^file       $(PWD)/&file  $(abs_src)/&file
 186   directory  any      &/file    &^/file      $(PWD)/&file  $(abs_src)/&/file
 187              several  & f g h   &^ f g h     $(addprefix...)
 188
 189   Top        lc       file      &~file
 190   level      any      file      &~/file      $(PWD)/file   $(abs_src)/file
 191              .mk.in   file      $(src)/file  $(PWD)/file   $(abs_src)/file
 192              several  f g h     &~ f g h     $(addprefix...)
 193
 194 (This assumes you have appropriate make variables src, PWD and
 195 abs_src.)
 196
 197 Substitution syntax
 198 -------------------
 199
 200 In general & expands to the subdirectory name when used for a
 201 filename, and to the subdirectory name with / replaced with _ for
 202 variable names.
 203
 204 Note that & is processed *even in makefile comments*.  The substitutor
 205 does not understand make syntax, or shell syntax, at all.  However,
 206 the substitution rules are chosen to work well with constructs which
 207 are common in makefiles.
 208
 209 In the notation below, we suppose that the substitution is being in
 210 done in a subdirectory sub/dir of the source tree.  In the RH column
 211 we describe the expansion at the top level, which is often a special
 212 case (in general in variable names we call that TOP rather than the
 213 empty string).
 214
 215 &CAPS           =>      sub_dir_CAPS                    or TOP_CAPS
 216 &lc             =>      sub/dir/lc                      or lc
 217         Here CAPS is any ASCII letter A-Z and lc is a-z.
 218         The assumption is that filenames are usually lowercase and
 219         variables usually uppercase.  Otherwise, use another syntax:
 220
 221 &_              =>      sub_dir_                        or TOP_
 222 &=_             =>      sub_dir                         or TOP
 223
 224 &/              =>      sub/dir/                        or nothing
 225 &=/             =>      sub/dir                         or .
 226
 227 &^lc            =>      $(top_srcdir)/sub/dir/lc
 228 &^/             =>      $(top_srcdir)/sub/dir/
 229
 230 &~lc            =>      $(top_srcdir)/lc
 231 &~/             =>      $(top_srcdir)/
 232
 233 In general:
 234     =   return subdir without delimiter (not allowed with `^' `~')
 235     ^   pathname of this subdirectory in source tree
 236     ~   pathname of top level of source tree
 237     /   terminates the escape (needed if next is not lwsp or space)
 238   lwsp  starts multi-word processing (see below)
 239
 240 So pathname syntax is a subset of:
 241     '&' [ '^' | '~' ] [ lc | '/' ]
 242
 243 &&              =>      &&              for convenience in shell runes
 244 &@              =>      &               general escaping mechanism
 245 &&@             =>      &&               @ after any number of & vanishes
 246
 247 &$VARIABLE      $(sub/dir/VARIABLE)
 248         VARIABLE is ASCII starting with a letter and matching \w+
 249
 250 & thing thing... &
 251 &^ thing thing... &
 252 &~ thing thing... &
 253         Convenience syntax for prefixing multiple filenames.
 254         Introduced by & followed by lwsp where lc could go.
 255         Each lwsp-separated non-ws word is prefixed by &/ etc.
 256         etc. respectively.  No other & escapes are recognised.
 257         This processing continues until & preceded by lwsp,
 258         or until EOL (the end of the line), or \ then EOL.
 259
 260 &:<directive> <args>....
 261         recognised at start of line only (possibly after lwsp)
 262         args are processed for &
 263
 264 &:include filename              filename should usually be foo.sd.mk
 265 &:-include filename             tolerate nonexistent file
 266         filenames are relative to $(top_srcdir)
 267
 268 &:section number [ident]
 269         Sections will be read by make in order, first by number
 270          and only then by input file (in order passed
 271          to generate ie that specified in configure.ac).
 272         Number is \d+; order is lexical.
 273         Default section number is `5'.
 274         Section numbers may not contain only `0'.
 275         Section is local to &:include'd files (reset to `5'
 276          on entry, restored on return).
 277         Ident is [A-Za-z][A-Z0-9a-z/_-]+ and is currently unused,
 278          other than appearing in output.  When used, will default
 279          to source-relative input file name excluding .sd.mk.
 280
 281 &!<lwsp>        disables & until EOL (and then disappears)
 282
 283 &#      delete everything to end of line
 284         (useful if the RHS contains unrecognised & constructions)
 285
 286 &:changequote STUFF
 287         changes the escape sequence from & to literally STUFF
 288         STUFF may be any series of of non-whitespace characters,
 289         and is terminated by EOL or lwsp.  The whole line is
 290         discarded.
 291
 292         After this, write STUFF instead of &, everywhere.
 293         The effect is global and lasts until the next setting.
 294         It takes effect on &:include'd files too, so maybe set
 295         it back before using &:include.
 296
 297         Notably
 298                 STUFFSTUFF              => STUFFSTUFF
 299                 STUFF@                  => STUFF
 300                 STUFF:changequote &     => set escape back to &
 301
 302 &TARGETS_things
 303         Handled specially.  If mentioned at the start of a line
 304         (possibly following whitespace), declares that this
 305         subdir ought to have a target `things'.  The rule will be
 306                 &/things:: $(&TARGETS_things)
 307
 308         You may extend it by adding more :: rules for the target,
 309         but the preferred style is to do things like this:
 310                 &TARGETS_check += & test-passed.stamp
 311
 312         It is important to mention &TARGETS_things at least once in
 313         the context of each applicable directory, because doing so
 314         arranges that the *parent* will also have a `things' target
 315         which recursively implies this directory's `things'.
 316
 317         Must be spelled exactly &TARGETS_things.  &_TARGETS_things,
 318         for example, is not magic.  To make the target exist
 319         without providing any prerequisites for it, write a line
 320         containing just `&TARGETS_things +='.
 321
 322         `all' is extra special: every directory has an `all'
 323         target, which corresponds to &TARGETS.
 324
 325 Subdirectory and variable naming
 326 --------------------------------
 327
 328 The simple variable decoration scheme does not enforce a strict
 329 namespace distinction between parts of variable names which come from
 330 subdirectory names, and parts that mean something else.
 331
 332 So it is a good idea to be a bit careful with your directory naming.
 333 `TOP', names that contain `_', and names that are similar to parts of
 334 make variables (whether conventional ones, or ones used in your
 335 project) are best avoided.
 336
 337 If you name your variables in ALL CAPS and your subdirectories in
 338 lower case with `-' rather than `_', there will be no confusion.
 339
 340 Incorporating this into your project
 341 ------------------------------------
 342
 343 Use `git-subtree' to merge the subdirmk/ directory.  You may find it
 344 useful to symlink the DEVELOPER-CERTIFICATE file (git can store
 345 symlinks as symlinks - just `git add' the link).  And you probably
 346 want to mention the situation in your top-level COPYING.
 347
 348 Symlink autogen.sh into your project toplevel.
 349
 350 In your configure.ac, say
 351
 352   m4_include([subdirmk/subdirmk.ac])
 353   SUBDIRMK_SUBDIRS([...list of subdirectories in relative syntax...])
 354
 355 Write a Subdir.sd.mk in each directory.  The toplevel one should
 356 probably contain:
 357
 358   include subdirmk/usual.mk
 359   include subdirmk/regen.mk
 360
 361 Write a Perdir.sd.mk in the toplevel, if you want.  It should probably
 362 have:
 363
 364   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 365   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 366
 367 Hints
 368 -----
 369
 370 You can convert your project incrementally.  Start with the top-level
 371 Makefile.in and rename it to Subdir.sd.mk, and add the appropriate
 372 stuff to configure.ac, and fix everything up.  Leave the existing
 373 $(MAKE) -C for your existing subdirectories alone.  Then you can
 374 convert individual subdirectories, or classes of subdirectories, at
 375 your leisure.  (You must be /sure/ that each subdirectory will be
 376 entered only once at a time, but your existing recursive make descent
 377 system should already do that or you already have concurrency bugs.)
 378
 379 Aside from this, be very wary of any invocation of $(MAKE) anywhere.
 380 This is a frequent source of concurrency bugs in recursive make build
 381 systems.  When combined with nonrecursive make it's all in the same
 382 directory and there is nothing stopping the different invocations
 383 ending up trying to make the same targets at the same time. That
 384 causes hideous racy lossage.  There are ways to get this to work
 385 reliably but it is advanced stuff.
 386
 387 If you make syntax errors, or certain kinds of other errors, in your
 388 makefiles, you may find that just `make' is broken now and cannot get
 389 far enough to regenerate a working set of makefiles.  If this happens
 390 just rerun ./config.status by hand.
 391
 392
 393 Legal information
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 396 subdirmk is
 397  Copyright 2019 Mark Wooding
 398  Copyright 2019 Ian Jackson
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 400     subdirmk and its example is free software; you can redistribute it
 401     and/or modify it under the terms of the GNU Library General Public
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